لقد أظهر الترانزستور النانوي المفاهيمي لشركة IBM زيادة في الأداء بمقدار الضعف تقريبًا عند درجة حرارة غليان النيتروجين. ومن المتوقع أن يؤدي هذا الإنجاز إلى العديد من التطورات التكنولوجية وقد يمهد الطريق لاستبدال الترانزستورات النانوية بترانزستورات FinFET. والأمر الأكثر إثارة هو أنه قد يؤدي إلى تطوير فئة أكثر قوة من الرقائق.
يستخدم النيتروجين السائل على نطاق واسع في عملية تصنيع أشباه الموصلات لإزالة الحرارة وخلق بيئة خاملة في مناطق العمليات الحرجة. ومع ذلك، عندما تصل إلى نقطة الغليان، وهي 77 كلفن أو -196 درجة مئوية، لم يعد من الممكن استخدامها في مناطق معينة، لأن الجيل الحالي من الترانزستورات النانوية غير مصمم لتحمل درجات الحرارة هذه.
وهذا القيد مؤسف، حيث كان من المفترض نظريًا أن الرقائق يمكنها تحسين أدائها في مثل هذه البيئة. الآن يمكن تحقيق هذا الاحتمال، كما يتضح من الترانزستور النانوي المفاهيمي لشركة IBM الذي تم تقديمه في اجتماع IEEE الدولي للأجهزة الإلكترونية لعام 2023 هذا الشهر في سان فرانسيسكو.
أظهر الترانزستور المفهوم ضعف الأداء تقريبًا عند نقطة غليان النيتروجين مقارنةً بدرجة حرارة الغرفة البالغة 300 كلفن. وتعزى هذه الزيادة في الأداء إلى انخفاض تشتت الموجة الحاملة، مما يؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة. يمكن أن يساعد تقليل استهلاك الطاقة في تقليل حجم الشريحة عن طريق تقليل عرض الترانزستور. في الواقع، يمكن أن يؤدي هذا التطور إلى فئة جديدة من الدوائر المتكاملة عالية الأداء المصممة بتبريد النيتروجين السائل دون ارتفاع درجة حرارة الدائرة المتكاملة.
قد يلعب مفهوم IBM للترانزستورات ذات الطبقة النانوية أيضًا دورًا في الاستبدال المتوقع لـ FinFETs بترانزستورات الطبقة النانوية، حيث من المرجح أن تلبي الأخيرة الاحتياجات التقنية لرقائق 3 نانومتر بشكل أفضل. تشمل مزايا ترانزستورات الطبقة النانوية مقارنة بـ FinFETs، بشكل عام، حجمًا أصغر، وتيار تحكم عالي، وتقلبًا أقل، وبنية بوابة شاملة المحيط. يتم تحقيق تيار التحكم العالي عن طريق تكديس أوراق النانو. في الخلية المنطقية القياسية، يتم تكديس قنوات التوصيل على شكل أوراق نانوية في منطقة لا يمكن احتواء سوى بنية FINFET واحدة فيها.
يمكننا أن نتوقع أن تظهر الترانزستورات النانوية لأول مرة في الصناعة باستخدام العقد من فئة 2 نانومتر مثل TSMC N2 وIntel 20A. يتم استخدامها أيضًا في أول معالج نموذجي 2 نانومتر من شركة IBM.
من الواضح أن الحجم الأصغر دائمًا هو الأفضل في تكنولوجيا تصنيع الرقائق، وهنا أيضًا، ستؤدي الترانزستورات النانوية إلى تقدم الصناعة.
تسمح بنية النظام النانوي لشركة IBM بوضع 50 مليار ترانزستور في مساحة بحجم ظفر الإصبع تقريبًا، وفقًا لكبير الباحثين في شركة IBM Ruqiang Bao. باختصار، سوف تثبت تكنولوجيا صفائح النانو أنها جزء لا يتجزأ من أجهزة قياس المنطق، كما يؤكد معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE).
اقرأ أيضا: